Do najnowszych działów fizyki należą: fizyka atomowa, fizyka jądrowa, fizyka ciała stałego, optyka promieniowania dużych natężeń i koherencji, fizyka komputerowa i współczesna kosmologia.
Fizyka atomowa doprowadziła do poznania struktury atomu. Wokół dodatniego jądra krążą elektrony na określonych orbitach. Energia elektronów jest różna dla poszczególnych orbit. Każdy pierwiastek posiada charakterystyczny dla niego układ poziomów. Przejście elektronu z poziomu wyższego na niższy powoduje emisję promieniowania o częstości odpowiadającej różnicy poziomów. Badając widma emitowanego promieniowania można określić z jakimi pierwiastkami mamy do czynienia. Na tej podstawie można było stwierdzić, że Wszechświat zbudowany jest z tych samych pierwiastków co Ziemia.
Fizyka jądrowa doprowadziła do poznania struktury jądra atomowego, które składa się z protonów i neutronów ( rys. 2 ). Badania wykonywane przy dużych akceleratorach doprowadziły do stwierdzenia, że cegiełkami elementarnymi, z których zbudowana jest materia to kwarki i leptony ( elektrony, miony, taony i odpowiednie neutrina )... Do cząstek elementarnych należy jeszcze 12 bozonów odpowiedzialnych za wiązania wspomnianych cegiełek. Została odkryta promieniotwórczość, zjawisko anihilacj cząstek z antycząstkami, procesy syntezy i rozszczepienia jąder atomowych i ich zastosowania np. w postaci reaktorów atomowych.
Wyodrębnienie działu fizyka ciała stałego przypada na wiek XX. Badania sprowadza się w pierwszym etapie do wyznaczenia struktury ciała stałego. I tak w krysztale występuje uporządkowanie dalekiego zasięgu ( patrz rys, 3 ). Natura preferuje (minimum energii ) uporządkowanie dalekiego zasięgu. Równocześnie objawiają się skutki łamania symetrii (przejścia fazowe itp. ). Oprócz znanej fizyki determinizmu ujawnia się fizyka chaosu. Ważnych wyników dostarczyły prace nad transportem ładunku. Istotna staje się problematyka półprzewodników, pojawiają się tranzystory oraz zagadnienia miniaturyzacji elementów elektronicznych. Staja się aktualne zagadnienia struktury powierzchni i cienkich warstw. Rozwija się odkryte z początkiem wieku nadprzewodnictwo. Magnetyzm święci triumfy np. w medycznych zastosowaniach rezonansu jądrowego.
Pojawienie się fizyki laserowej pociąga za sobą ogromne możliwości badawcze i aplikacyjne. Wnet zostaje również wprowadzone promieniowanie synchrotronowe z wielkim natężeniem promieniowania koherentnego. Rodzi się optyka nieliniowa, pojawia się możliwość litografii cienkich warstw w skali nanometrów. Tu jest początek mikro-elementów tzn. leżącej u podstaw naszej cywilizacji obecnej elektroniki. Fabryki mikro-elementów elektronicznych zaopatrzone są we własne źródła promieniowania synchrotronowego. Wreszcie pojawia się współczesna magneto-optyka i jej poznawcze sukcesy.
Pojawia się nowa gałąź fizyki – fizyka komputerowa. W pierwszym etapie komputer włączany był ( on line ) do aparatury badawczej, którą sterował. W przypadku analizy promieniowania o bardzo małym natężeniu można usunąć trudności przez stosowanie metody fourierowskiej – trudności pomiarowe zostają przerzucone na obliczenia, które komputer sprawnie wykonuje. Wreszcie pojawia się symulacja komputerowa stymulowana danymi eksperymentalnymi lub przewidywaniami teorii.
U podstaw współczesnej kosmologii leży przekonanie, że miejsce, jakie zajmujemy we Wszechświecie, nie jest pod żadnym względem wyróżnione. Uprzedni antropocentryczny pogląd na kosmos uległ zmianie. W 1952 r. W. Baade wykazał, ze nasza Droga Mleczna nie leży w centrum Wszechświata i jest dość typową galaktyką. Największym osiągnięciem kosmologii jest wykazanie Wielkiego Wybuchu. Jest to niewątpliwie najlepszy, zgodny z prawami fizyki, opis naszego Wszechświata, jakim dysponujemy. Kolejne etapy rozwoju problemu to : stwierdzenie przez E. P .Hubble’a rozszerzania się Wszechświata; duża zawartość lekkich pierwiastków w porównaniu z ciężkimi; a wreszcie odkrycie promieniowania reliktowego i jego własności. .Wielki Wybuch przedstawia Wszechświat jako ewoluującą całość, która w przeszłości ( 13,7 mld lat temu ) była zupełnie inna niż obecnie. Objawia się dynamika materii.
Wielki Zderzacz Hadronów, LHC (z ang. Large Hadron Collider) – największy na świecie akcelerator cząstek (hadronów), znajdujący się w Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych CERN w pobliżu Genewy. LHC leży na terenie Francji oraz Szwajcarii.
Wielki Zderzacz Hadronów jest największą maszyną świata. Jego zasadnicze elementy są umieszczone w tunelu w kształcie torusa o długości około 27 km, położonym na głębokości od 50 do 175 m pod ziemią.
Urządzenie w 2009 będzie zderzać protony o energii 14 TeV. Wyniki zderzeń rejestrowane będą przez dwa duże detektory cząstek elementarnych: ATLAS i CMS, dwa mniejsze ALICE i LHCb oraz dwa małe: TOTEM i LHCf.
Przewiduje się, że LHC umożliwi odkrycie bozonu Higgsa, który uczestniczy w nadawaniu mas cząstkom elementarnym, oraz cząstek tworzących ciemną materię, którymi być może będą cząstki supersymetryczne.
Wielki Zderzacz Hadronów pojawił się w książce Anioły i demony Dana Browna; urządzenie wytwarzało antymaterię, która była wykorzystywana w walce z Watykanem. CERN opublikowało listę nieścisłości, krytykując błędne zobrazowanie działania urządzenia oraz ignorancję wobec prawdziwych zasad fizyki.
Nagrodę nodbla w 2008 r. z dziedziny fizyki otrzymali:
· Yōichirō Nambu - za odkrycie mechanizmu spontanicznego łamania symetrii w fizyce cząstek elementarnych.
· Makoto Kobayashi i Toshihide Maskawa - za odkrycie podstaw złamania symetrii co umożliwiło przewidzenie istnienia co najmniej trzech rodzin kwarków.
Oskar Radźko kl. III B
Osk